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褚君浩專訪:把追求科學(xué)、崇尚科學(xué)的種子種進(jìn)孩子們心里





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褚君浩院士表演隱身術(shù)(圖源:?jiǎn)袅▎袅ǎ?/span>

圖中的這一幕,隱藏著怎樣的科學(xué)奧秘?
在魔法世界里幫助哈利波特屢建奇功的“隱身衣”,如今在現(xiàn)實(shí)世界里也有了實(shí)現(xiàn)的可能。

近日,嗶哩嗶哩在北京舉辦的“bilibili超級(jí)科學(xué)晚”上,九三學(xué)社中央院士工作委員會(huì)委員、上海市委原副主委,中國(guó)紅外物理學(xué)家、半導(dǎo)體物理和器件專家、中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員褚君浩介紹了“多種光學(xué)隱身方法的效果測(cè)試”,并現(xiàn)場(chǎng)展示了利用特殊材料實(shí)現(xiàn)的“隱身術(shù)”。褚君浩表示:“我可以負(fù)責(zé)任地告訴大家,這不是魔術(shù),而是科學(xué)手段。未來(lái)哈利波特的隱形斗篷或?qū)⒊梢鹿窭锏娜粘S闷??!?/span>
嗶哩嗶哩
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在接受專訪時(shí),褚君浩透露,“隱身術(shù)”的本質(zhì)就是對(duì)光的操控,不論是他在晚會(huì)上展示的神奇材料“柱鏡光柵”,還是目前早已投入應(yīng)用的紅外隱身技術(shù)、雷達(dá)波隱身技術(shù)等,都離不開(kāi)對(duì)光的操控。
“將這種看似魔法的科學(xué)技術(shù)搬上舞臺(tái),更多的還是希望激發(fā)青少年兒童對(duì)于科學(xué)的興趣以及熱愛(ài),從而達(dá)到科普的目的,并且把追求科學(xué)、崇尚科學(xué)的種子種進(jìn)孩子們的心里?!痹诳蒲兄?,褚君浩本人也是一位“科普達(dá)人”。在他看來(lái),興趣是最好的老師,做好科研工作更是離不開(kāi)興趣與熱愛(ài)。


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以下為專訪內(nèi)容:

問(wèn):您可以簡(jiǎn)單介紹一下在“bilibili超級(jí)科學(xué)晚”上展示的三種隱身技術(shù)的原理是什么嗎?

褚君浩:那天給大家展示的“隱身術(shù)”借助了一種讓光線有規(guī)律折射的材料“柱鏡光柵”。它由一排排微小圓柱狀凸透鏡排列組成,每一根柱狀凸透鏡都會(huì)把背后的物體壓縮成一個(gè)細(xì)條,透鏡數(shù)量足夠多時(shí),就會(huì)把物體分解成無(wú)數(shù)個(gè)相同的細(xì)條,讓人仿佛看不見(jiàn)了,從而在視覺(jué)上達(dá)到“隱身”效果。但是這種方式需要注意你和材料之間的距離,如果你完全貼緊材料,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)隱身。此外,還可以利用折射率“隱身”,例如,高硼硅玻璃和甘油的折射率相近,當(dāng)使用高硼硅玻璃材質(zhì)的物體在甘油里運(yùn)動(dòng)時(shí)也可以“隱身”。這其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)“隱身衣”的原理之一,當(dāng)你穿上一件衣服,它的面料和空氣折射率一致時(shí),就能在日常生活中自如“隱身”了。

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褚君浩給小學(xué)生做科普?qǐng)?bào)告介紹紅外探測(cè)器 受訪者 供圖

總的來(lái)說(shuō),“隱身”從更廣泛的角度來(lái)說(shuō)就是通過(guò)材料科學(xué)技術(shù)、通過(guò)微納技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光的操控,也就是光的操控的科學(xué)。

這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)光的操控的案例在日常生活中有很多,比如眼鏡(近視鏡、老花鏡)、變色太陽(yáng)鏡(鏡片里面摻雜某種雜質(zhì),能夠吸收紫外線)、智能玻璃窗(夏天能夠把室內(nèi)的冷氣阻斷,冬天阻擋室內(nèi)的暖氣排到室外)、定制杯子(在杯子上涂一層熱敏材料,水倒進(jìn)去就會(huì)呈現(xiàn)生日快樂(lè))等等,都是目前社會(huì)中應(yīng)用較為廣泛的光學(xué)技術(shù)。

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問(wèn):現(xiàn)在這些隱身新材料能不能實(shí)現(xiàn)制作一件“隱身衣”,很多年輕人覺(jué)得社恐想要擁有“隱身衣”,為什么現(xiàn)在市面上似乎還沒(méi)有見(jiàn)過(guò)?

褚君浩:可以,但目前來(lái)說(shuō)沒(méi)那個(gè)必要。很多科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化本身基于需求,如果社會(huì)上有需求,大家就會(huì)去做。比如說(shuō)隱形耳麥、隱形眼鏡等。現(xiàn)在需求比較多的是紅外隱身、雷達(dá)波隱身。有需求,才會(huì)研究這個(gè)技術(shù),技術(shù)才會(huì)不斷發(fā)展。

對(duì)于年輕人的“社恐”,我覺(jué)得可以研發(fā)一種帽子,這個(gè)帽子里面就藏著這種隱身新材料,等你不想被人看到的時(shí)候,你就一點(diǎn)這個(gè)帽子讓新材料降下來(lái),別人看你就是模糊的馬賽克,想被人看到的時(shí)候就升上去,也算是“社恐面具”了。

因此,關(guān)于“隱身”是否能夠走向普遍的應(yīng)用,就看社會(huì)上是否有這樣的需求。比如我們所說(shuō)的“隱身衣”,理論上是可以做出來(lái)的,但是市場(chǎng)比較有限,目前這個(gè)“柱鏡光柵”材料主要應(yīng)用在光學(xué)實(shí)驗(yàn)室中。

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問(wèn):很多網(wǎng)友腦洞大開(kāi),展開(kāi)關(guān)于材料應(yīng)用的討論,比如說(shuō)可以拿它用來(lái)美化市容市貌,把一些配電箱、垃圾房用這種材料隱身,可以實(shí)現(xiàn)嗎?

褚君浩:可以實(shí)現(xiàn)的,但是也有缺點(diǎn),因?yàn)楸緛?lái)這些設(shè)備大家可以看見(jiàn)的,現(xiàn)在看不見(jiàn)了,可能會(huì)撞上去,存在一些安全隱患。所以,一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)從研發(fā)到真正普及,要綜合考慮多種因素,除了需求問(wèn)題,還有成本問(wèn)題、安全性問(wèn)題、法律問(wèn)題、倫理問(wèn)題等等。比如有的人在車牌號(hào)上面使用隱身材料,車牌號(hào)看不見(jiàn)了就可能會(huì)違反交通法律。

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問(wèn):從“隱身”這個(gè)話題來(lái)講,科學(xué)界是從什么時(shí)候開(kāi)始研究的,又分了哪幾個(gè)階段?

褚君浩:科學(xué)的研究是從很早就開(kāi)始了。第一階段就是從第二次世界大戰(zhàn)開(kāi)始偽裝,類似于迷彩服等主要從軍事科學(xué)逐步發(fā)展過(guò)來(lái)。

第二個(gè)階段就是精準(zhǔn)隱身,分波段隱身,因?yàn)樽龅饺ǘ坞[身比較難,知道你用什么波段檢測(cè),就在什么波段實(shí)現(xiàn)隱身。如果要紅外線發(fā)現(xiàn)不了飛機(jī),就可以在飛機(jī)上涂一種材料,這種材料的比輻射率特別低,盡管溫度很高,但輻射的能量會(huì)很低,紅外攝像頭就捕捉不到。第二類就是比輻射率與背景接近,也可以實(shí)現(xiàn)隱身。比如說(shuō),我身上佩戴一把槍,就要讓槍的比輻射率與環(huán)境接近,就可以使它融入環(huán)境中,達(dá)到隱身的效果。

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20世紀(jì)80年代,褚君浩在實(shí)驗(yàn)室工作

最近這些年,就從雷達(dá)波、紅外隱身發(fā)展出來(lái)超材料研發(fā),運(yùn)用微納結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平更高的隱身,可以擴(kuò)展到可見(jiàn)光的波段。

這三個(gè)階段,也是隱身的三種形式,其實(shí)是都需要的,隱身是要通過(guò)多渠道、多途徑來(lái)綜合實(shí)現(xiàn)的。

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問(wèn):你覺(jué)得做科普和講課有什么差別?

褚君浩:從科普的角度來(lái)說(shuō),主要還是啟發(fā)大家對(duì)科學(xué)的興趣。讓大家知道光是很奇妙的,對(duì)光的奧秘有一定的理解,對(duì)科學(xué)產(chǎn)生興趣,提高想象力和創(chuàng)新精神。

我認(rèn)為,教育有三大要素,第一個(gè)要素就是基本道德教育,第二個(gè)是知識(shí)教育,物理化學(xué)等基本需要掌握的知識(shí);第三個(gè)是學(xué)習(xí)創(chuàng)新性的思維能力,能夠用科學(xué)的方法、科學(xué)的精神去發(fā)現(xiàn)世界、理解世界??破找彩歉幼⒅睾髢蓚€(gè)要素。

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褚君浩展示“隱身”新材料(澎湃新聞?dòng)浾?朱奕奕 攝)

科普要關(guān)注邏輯關(guān)系、知識(shí)點(diǎn)的概念問(wèn)題、來(lái)源、知識(shí)點(diǎn)跟技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、社會(huì)發(fā)展的關(guān)系,對(duì)不同的人群側(cè)重點(diǎn)也不同。對(duì)學(xué)生的話,主要側(cè)重科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)的思維方法與創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。對(duì)于干部、公務(wù)員來(lái)說(shuō),要側(cè)重科學(xué)發(fā)展趨勢(shì),講智能時(shí)代、第三次工業(yè)革命、第四次工業(yè)革命,要用科學(xué)助力決策。對(duì)企業(yè)家來(lái)說(shuō),要側(cè)重科學(xué)發(fā)展的前沿,指導(dǎo)投資與企業(yè)發(fā)展,給他們一些參考。

我還給不識(shí)字的幼兒園小朋友做過(guò)科普,對(duì)幼兒園小朋友來(lái)說(shuō),不能講得太深,我問(wèn)了一系列問(wèn)題把他們引導(dǎo)到一個(gè)紅外世界中。比如我問(wèn)的第一個(gè)問(wèn)題是,太陽(yáng)光有幾種顏色,然后再問(wèn)我們?yōu)槭裁茨芸吹靡?jiàn),進(jìn)而引導(dǎo)到在可見(jiàn)光外面有一種光叫紅外線,如何看到紅外線,需要紅外眼鏡,進(jìn)而引導(dǎo)大家思考紅外眼鏡的用途,如測(cè)溫、拍照、運(yùn)用風(fēng)云衛(wèi)星進(jìn)行氣象報(bào)告,放到月亮上看光譜分析成分等等。這一系列問(wèn)題,對(duì)小朋友們就起到很好的作用。

所以,科普一定要根據(jù)他們?nèi)粘@斫獾氖虑檫M(jìn)行解釋和展開(kāi)??破占仁且婚T藝術(shù),也是一門學(xué)問(wèn)。

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問(wèn):對(duì)青年科研人員的賽道選擇,你有什么建議?

褚君浩:選賽道最重要的是看你的興趣,要盡可能地跟你的興趣、能力相匹配。如果你選到與自己不那么匹配的賽道時(shí),就要培養(yǎng)興趣。如果你深入了之后還沒(méi)有興趣,就說(shuō)明你不是很適合這個(gè)賽道。

對(duì)于科研而言,興趣是非常重要的。因?yàn)橛信d趣,就會(huì)勤奮,就會(huì)很愿意鉆研琢磨。同時(shí),也要勤勤懇懇,一步一個(gè)腳印地做研究,也要有志向,把國(guó)家的、單位的、個(gè)人的志向融合起來(lái)。做科學(xué)研究是最容易把國(guó)家、單位、個(gè)人的需求結(jié)合在一起的。

研發(fā)是艱辛的,科研人員也很辛苦。現(xiàn)在科研人員太忙了,匯報(bào)、報(bào)告、開(kāi)會(huì)、做PPT,所以還是希望有一些體制上面的改進(jìn),讓科研人員的主要時(shí)間用在科研上。現(xiàn)在國(guó)家也重視科研人員的待遇,整個(gè)科研都很卷,水平都比較高了。

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(來(lái)源:澎湃新聞、“嗶哩嗶哩”視頻號(hào))